CMOSの感光について

質問

大学では物性科学を専攻していました。
最近、光学イメージセンサーとして、CMOSがCCDを追い抜きそうな勢いと聞きます。
CMOSの感光原理がわかりませんので、素子レベルで教えていただければ幸いです。
実はCCDの感光原理もよくわかっていないのですが、CCD素子が光を受けて、電子を放出し、それを集めた電流量で、光量を計測していると理解しています。
それに対して、CMOSは、どういった原理で光を電子（電流）に変換しているのでしょうか？MOSが一般的な半導体素子であることを考えると不思議です。
シリコンに光を当てれば、電子が励起されるのは当然ですが、実用的な光学イメージセンサーとして、CMOSがどう働くのか知りたいのです。
よろしくお願いします。

回答No.1

myeyesonly · ベストアンサー

こんにちは。
早い話が極小の太陽電池＆増幅用ＦＥＴが束になったものです。
光を受けているのはＰＮ接合面で、光側の半導体を薄膜にする事で接合部まで光を届かせます。

素子が全部シリコン基盤上に作れるので、同じ基盤にトランジスタ（MOS-FET）を作れば増幅回路に直接結びつける事ができます。
CMOS-FET は入力インピーダンスが非常に高く、これで増幅する事で受光素子の出力電流は非常にわずかで済むので、極小の太陽電池でも十分な信号出力が得られます。

お礼

myeyesonlyさん、早速の回答ありがとうございます。
「極小の太陽電池＆増幅用ＦＥＴが束になったもの」というのが、すごくわかりやすかったです。
逆に言うと、CCDはCMOSに比べて、増幅は小さくてすむということですね。
>>光側の半導体を薄膜にする事で接合部まで光を届かせます。
薄膜の厚さに応じて、接合部での受光強度が変わるという感じですね。で、CCDに比べて強度は弱いから、FETで増幅してやるという理解でよろしいでしょうか？

回答No.2

myeyesonly

こんにちは。大体そんな理解でいいかと思いますが、一部若干違う所があるので、そこだけ。

＞薄膜の厚さに応じて、接合部での受光強度が変わるという感じですね。

太陽電池の場合、受光信号の出力電力は受光面積で決まります。
面積が小さくなると、出力電流が小さくなるので増幅しないと信号として使えなくなります。
そして、その小さい入力電流でも信号を識別しうる高インピーダンスの増幅素子は真空管と、CMOS 程度しか存在しません。

薄膜の厚さはおそらく光の波長に対する感度に影響するのではないかと思います。

お礼

説明ありがとうございます。
すごくよくわかりました。